實(shí)際上早在齊奧科夫斯基的論文中就已經(jīng)在為人類進(jìn)入太空設(shè)計(jì)維持生命的飛行器，早期的這種飛行器一般叫做宇宙飛船，目標(biāo)是要把人送入太空并且安全返回。或許與這位“航天之父”的先見有關(guān)，在載人空間飛行技術(shù)方面，也是蘇聯(lián)起步較早。1961年4月12日蘇聯(lián)宇航員加加林（Yuri Gagarin，1934－1968）乘坐東方一號(hào)（Vostok 1）宇宙飛船升空，繞地球飛行一周，歷時(shí)108分鐘，然后安全返回地面，由此實(shí)現(xiàn)了人類的第一次太空飛行。東方號(hào)宇宙飛船是由科羅廖夫設(shè)計(jì)的，共發(fā)射了6只。東方6號(hào)于1963年6月16日發(fā)射升空，首次把一位女性宇航員瓦蓮京娜·捷列什科娃（Valentina Tereshkova，1937－ ）送入太空。

蘇聯(lián)的上升號(hào)（Voskhod）飛船是東方號(hào)的改進(jìn)型。1965年3月18日世界時(shí)8點(diǎn)30分，宇航員列昂諾夫（Alexey Leonov，1934－ ）離開上升2號(hào)，實(shí)現(xiàn)了人類的第一次太空漫步。

蘇聯(lián)聯(lián)盟號(hào)（Soyuz）飛船是使用得最多的飛船，聯(lián)盟1號(hào)于1967年4月23日發(fā)射升空，在返回時(shí)降落傘發(fā)生故障，宇航員科馬洛夫（Vladimir Mikhaylovich Komarov，1927－1967）犧牲。1971年4月19日蘇聯(lián)第一個(gè)空間站禮炮1號(hào)（Salyut 1）發(fā)射升空，6月6日發(fā)射的聯(lián)盟11號(hào)與禮炮號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)接，但在30日返回地球時(shí)3名宇航員因坐艙突然減壓而死亡。經(jīng)過(guò)幾次改進(jìn)，聯(lián)盟號(hào)飛船直到現(xiàn)在還在使用中。

圖12.18　1961年5月25日美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪在國(guó)會(huì)提出登月計(jì)劃

1961年5月5日美國(guó)宇航員謝帕德（Alan Shepard，1923－1998）乘坐自由7號(hào)（Freedom7）飛船進(jìn)入太空，成為第一個(gè)進(jìn)入太空的美國(guó)人。但不像加加林，謝帕德只是進(jìn)入亞軌道飛行，高度為186千米，著陸點(diǎn)遠(yuǎn)486千米。真正進(jìn)入繞地軌道的美國(guó)人是約翰·格倫（John Glenn，1921－ ），他乘坐友誼7號(hào)（Friendship 7）飛船于1962年2月20日發(fā)射升空，在太空停留4小時(shí)55分鐘。美國(guó)的這兩次早期載人空間飛行都屬于水星（Mercury）計(jì)劃，該計(jì)劃于1963年5月15日發(fā)射了最后一艘飛船信念7號(hào)（Faith 7）后就終止了。

在太空競(jìng)賽中，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，又把第一位宇航員送上太空。面對(duì)蘇聯(lián)的領(lǐng)先，美國(guó)不甘落后。美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪（John F.Kennedy，1917－1963）于1961年5月25日在美國(guó)國(guó)會(huì)提出“在10年內(nèi)把一個(gè)人送上月球，并安全返回”的任務(wù)，由此啟動(dòng)了“阿波羅”登月計(jì)劃。

作為阿波羅計(jì)劃的前期準(zhǔn)備，美國(guó)發(fā)射了三個(gè)系列的探測(cè)器到月球，包括月球測(cè)距者（1961—1965年）、月球勘測(cè)者（1966—1968年）和月球軌道器（1966—1967年），傳回了大量的月面勘測(cè)資料和清晰的月面照片，據(jù)此選出了約10個(gè)預(yù)計(jì)登月點(diǎn)。另外又啟動(dòng)了雙子星座號(hào)飛船計(jì)劃（1965—1966年），先后發(fā)射了10艘飛船，每艘各載2名宇航員，進(jìn)行醫(yī)學(xué)－生物學(xué)研究和操縱飛船機(jī)動(dòng)飛行、對(duì)接和進(jìn)行艙外活動(dòng)的訓(xùn)練。

為了完成登月任務(wù)，需要設(shè)計(jì)出專門的登月飛船。阿波羅飛船是當(dāng)時(shí)世界上最大的飛船，可乘坐3名宇航員。飛船分為3部分：①指令艙，是3名宇航員在往返月球飛行中生活和工作的座艙，也是全飛船的控制中心。指令艙為圓錐形，高3.2米，重約6噸，分前艙、宇航員艙和后艙3部分。前艙內(nèi)放置著陸部件、回收設(shè)備和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)等。宇航員艙為密封艙，存有供宇航員生活14天的必需品和救生設(shè)備。后艙內(nèi)裝有10臺(tái)姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，各種儀器和貯箱，還有姿態(tài)控制、制導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)以及船載計(jì)算機(jī)和無(wú)線電分系統(tǒng)等。②服務(wù)艙，裝載飛行所需的各種動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)，前端與指令艙對(duì)接，后端有推進(jìn)系統(tǒng)主發(fā)動(dòng)機(jī)噴管。艙體為圓筒形，高6.7米，直徑4米，重約25噸。主發(fā)動(dòng)機(jī)用于軌道轉(zhuǎn)移和變軌機(jī)動(dòng)。姿態(tài)控制系統(tǒng)由16臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成，它們還用于飛船與第三級(jí)火箭分離、登月艙與指揮艙對(duì)接和指令艙與服務(wù)艙分離等。③登月艙，用于將2名宇航員降落到月球上。由下降級(jí)和上升級(jí)組成，地面起飛時(shí)重14.7噸，寬4.3米，最大高度約7米。下降級(jí)由著陸發(fā)動(dòng)機(jī)、4條著陸腿和4個(gè)儀器艙組成。上升級(jí)為登月艙主體。宇航員完成月面活動(dòng)后駕駛上升級(jí)返回環(huán)月軌道與指揮艙會(huì)合。上升級(jí)由宇航員座艙、返回發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)劑貯箱、儀器艙和控制系統(tǒng)組成。宇航員座艙可容納2名宇航員，無(wú)座椅，有導(dǎo)航、控制、通信、生命保障和電源等設(shè)備。

圖12.19　阿波羅飛船在軌道上的指令－服務(wù)艙（上左）和在月面的登月艙（上右）

圖12.20　土星5號(hào)舉著阿波羅11號(hào)點(diǎn)火數(shù)秒鐘之后

圖12.21　阿波羅11號(hào)宇航員，左起：阿姆斯特朗、柯林斯和奧爾德林

圖12.22　奧爾德林留在月面上的腳印，月面實(shí)驗(yàn)的一部分，為了測(cè)試月面土壤的特性

1967年1月7日，阿波羅1號(hào)飛船在進(jìn)行地面試驗(yàn)時(shí)失火，3名宇航員（Virgil Grissom，1926－1967；Edward White，1930－1967；Roger Chaffee，1935－1967）被燒死。經(jīng)過(guò)一系列測(cè)試飛行后，先是繞地球飛行（4、5、6號(hào)不載人，7號(hào)載人）；再試驗(yàn)載人繞月飛行（8、9、10號(hào)）；然后才是登月。

圖12.23　阿波羅11號(hào)宇航員返回地球處于為期21天的隔離檢疫中，與太太們隔窗相望

阿波羅11號(hào)飛船在1969年7月16日點(diǎn)火升空，19日飛船進(jìn)入月球軌道，20日登月艙與指令艙分離，世界時(shí)20日8點(diǎn)17分登月艙在月球靜海軟著陸。世界時(shí)21日2點(diǎn)39分（美國(guó)東部時(shí)間20日晚上10點(diǎn)39分）指令長(zhǎng)阿姆斯特朗（Neil Armstrong，1930－ ）打開艙門，2點(diǎn)51分開始沿著9級(jí)梯子向下，2點(diǎn)56分他的左腳踩到月球表面。隨后登月艙駕駛員奧爾德林（Buzz Aldrin，1930－ ）也登陸到月面。指令艙駕駛員柯林斯（Michael Collins，1930－ ）駕駛著指令艙留在軌道上。兩名宇航員在月球表面工作了兩個(gè)半小時(shí)，包括展開一面美國(guó)國(guó)旗，安裝了一些科學(xué)儀器，采集了21.55公斤月球巖石，然后乘上登月艙離開月面，返回指令艙。經(jīng)過(guò)兩天半的飛行，進(jìn)入地球大氣層，濺落在太平洋，成功地完成了人類登月的壯舉。

阿波羅11號(hào)以后又有5艘阿波羅飛船登上月球，分別是阿波羅12、14、15、16和17號(hào)。阿波羅13號(hào)在快到達(dá)月球時(shí)，服務(wù)艙氧氣罐發(fā)生爆炸，三名宇航員在地面控制中心的協(xié)助下利用登月艙作為逃生艙，驚險(xiǎn)地返回地球。

阿波羅17號(hào)之后，美國(guó)的登月計(jì)劃截止，取消了原定的18、19、20號(hào)登月計(jì)劃。該計(jì)劃共耗資255億美元，歷時(shí)約11年。在工程高峰時(shí)期，參加工程的有2萬(wàn)家企業(yè)、200多所大學(xué)和80多個(gè)科研機(jī)構(gòu)，總?cè)藬?shù)超過(guò)40萬(wàn)人。

對(duì)于阿波羅計(jì)劃的重要意義，首要的一條是有人離開了地球——不管去哪兒。在以后的五百年里，人類如果不消滅自己，也許會(huì)去任何地方。外面有整個(gè)宇宙在等待。但是登月是人類第一次離開地球。從歷史的觀點(diǎn)來(lái)看，將來(lái)人們回顧這些飛行時(shí)，注重的不是他們登上了月球，而是他們第一次離開了地球。探測(cè)盡可能達(dá)到的地方，這是生命進(jìn)化的本質(zhì)。所有的生命形式都盡可能地?cái)U(kuò)張他們的地域，人類是第一種有能力去任何地方的地球生命形式。

阿波羅計(jì)劃毫無(wú)疑問(wèn)為技術(shù)的進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。美國(guó)20世紀(jì)70年代在技術(shù)上取得了世界領(lǐng)先的地位，這些領(lǐng)先依賴于在60年代的發(fā)展。通訊衛(wèi)星、計(jì)算機(jī)、新材料等等，所有的這一切都在太空計(jì)劃的核心技術(shù)中首先使用。

阿波羅計(jì)劃所做的把人類從它進(jìn)化過(guò)來(lái)的環(huán)境中帶走，放到一個(gè)與任何一個(gè)有生命的環(huán)境都不一樣的環(huán)境中去，這是前所未有的。這必須被認(rèn)作是生命進(jìn)化史上的一步。人類將繼續(xù)這一進(jìn)化，將繼續(xù)探險(xiǎn)，挑戰(zhàn)地球?qū)λ麄冏陨淼南拗啤?/p>

除了蘇聯(lián)和美國(guó)之外，第三個(gè)有能力進(jìn)行載人空間飛行的國(guó)家是中國(guó)。1992年9月21日，中國(guó)政府最后批準(zhǔn)了載人空間飛行計(jì)劃，一般稱921計(jì)劃。第一階段的計(jì)劃為921－I計(jì)劃，其主要目標(biāo)是要掌握載人空間飛行技術(shù)，發(fā)展出一種空間—地球運(yùn)載工具，為將來(lái)的永久空間站積累經(jīng)驗(yàn)。

圖12.24　楊利偉走出神舟5號(hào)返回艙

北京時(shí)間1999年11月20日中國(guó)發(fā)射了第一艘無(wú)人操縱宇宙飛船，這就是神舟1號(hào)測(cè)試飛船。神舟1號(hào)在21小時(shí)11分鐘內(nèi)繞地球14圈，然后成功地返回到預(yù)定的內(nèi)蒙古降落地點(diǎn)。2001年1月10日中國(guó)發(fā)射了神舟2號(hào)飛船，這是中國(guó)第一艘正樣無(wú)人航天飛船。神舟2號(hào)飛船在軌運(yùn)行7天后成功返回地面，在軌期間開展了植物、動(dòng)物、水生生物、微生物及離體細(xì)胞和細(xì)胞組織的空間環(huán)境效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。北京時(shí)間2002年3月25日神舟3號(hào)發(fā)射升空，神舟3號(hào)由推進(jìn)艙、返回艙和軌道艙組成，搭載了一個(gè)模擬航天員，該裝置可以模擬人體代謝、模擬人生理信號(hào)、能夠定量模擬航天員在太空中的重要生理活動(dòng)參數(shù)。神舟3號(hào)在太空繞地球飛行107圈后，于2002年4月1日準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古中部的著陸場(chǎng)。2002年12月30日神舟4號(hào)飛船發(fā)射升空，在神舟1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)飛行試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，神舟4號(hào)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步完善研制而成，其配置、功能及技術(shù)狀態(tài)與載人飛船基本相同。飛船搭載了一個(gè)模擬航天員，并進(jìn)行了一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)，于2003年1月5日返回預(yù)定地點(diǎn)。

圖12.25　神舟6號(hào)航天員費(fèi)俊龍（右）和聶海勝（左）準(zhǔn)備出發(fā)

北京時(shí)間2003年10月15日中國(guó)發(fā)射的神舟5號(hào)是第一艘載人飛船，把航天員楊利偉送上太空，繞地14圈，共21小時(shí)，然后安全返回。2005年10月12日上午9點(diǎn)神舟6號(hào)飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，費(fèi)俊龍和聶海勝兩名中國(guó)航天員被送入太空。神舟6號(hào)在軌時(shí)間近5天，于2005年10月17日4點(diǎn)33分返回地面。

神舟6號(hào)飛行任務(wù)的順利完成，標(biāo)志著921－I計(jì)劃畫上了圓滿的句號(hào)。921計(jì)劃第二階段921－II隨即啟動(dòng)，計(jì)劃從2006年到2015年間完成太空行走，并實(shí)施飛船交會(huì)和對(duì)接等測(cè)試。神舟7號(hào)飛船于2008年9月25日21點(diǎn)10分在中國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心載人航天發(fā)射場(chǎng)用長(zhǎng)征2號(hào)F火箭發(fā)射升空。神舟7號(hào)上搭載了三名宇航員，分別為翟志剛（指令長(zhǎng)）、劉伯明和景海鵬。神舟7號(hào)飛船共計(jì)飛行2天20小時(shí)27分鐘，在軌期間翟志剛出艙作業(yè)，劉伯明在軌道艙內(nèi)協(xié)助——頭部和手部部分出艙，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天史上的第一次太空漫步。神舟7號(hào)于北京時(shí)間2008年9月28日17點(diǎn)37分成功著陸于中國(guó)內(nèi)蒙古四子王旗。

921－II計(jì)劃跨出了第一步。921－III計(jì)劃的主要內(nèi)容為在2020年前建造完成一個(gè)約30噸級(jí)的永久空間站。

圖12.26　神舟7號(hào)的3位航天員翟志剛（左）、劉伯明（中）和景海鵬（右）